Nachwachsende Rohstoffe in der Wikipedia, Band 4 - nova-Institut ...

Zellstoff 289
Sulfatverfahren
(siehe Hauptartikel Sulfatverfahren)
Das Sulfatverfahren (auch Sulfataufschluss oder -prozess) wird wegen
der festeren Fasern auch Kraft-Verfahren genannt. Es ist nach der
„Make-up-Chemikalie“ des Prozesses, dem Glaubersalz (Natriumsulfat,
Na 2 SO 4 ), benannt. Die aktiven Substanzen sind Natronlauge und
Natriumsulfid. Der Aufschluss findet überwiegend in kontinuierlichen
Kochern statt. Auch Modifikationen des ursprünglichen
Batch-Prozesses werden angewandt. Die Hackschnitzel werden mit der
Kochlauge imprägniert und von oben den stehenden Reaktoren
zugeführt. Bei einer Temperatur bis zu 170 °C werden
Papiermühle in Georgetown, South Carolina
Holzbestandteile, wie Hemicellulosen und Lignane, alkalisch gelöst.
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Das Lignin wird durch nukleophile Etherspaltung der Sulfitionen (SO ) depolymerisiert. Ein Abbau der
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Cellulosefasern ist unerwünscht, weshalb der Aufschlussprozeß abgebrochen wird, bevor das gesamte Lignin in
Lösung gegangen ist. In ungebleichtem Zellstoff sind daher noch etwa 2 % bis 3 % Lignin enthalten. [1] In einer
Produktionslinie eine Anlage zur Zellstoffherstellung werden jährlich bis zu 1,3 Million t Zellstoff produziert.
Sulfitverfahren
(siehe Hauptartikel Sulfitverfahren)
Das zum Sulfitverfahren (auch Sulfitaufschluss oder -prozess) benötigte Schwefeldioxid wurde früher durch direktes
Verbrennen von Schwefel oder Rösten von sulfidischem Erz erzeugt und durch einen hölzernen Turm mit
Kalksteinen geleitet. Durch Berieselung mit kaltem Wasser, bildete sich die benötigte Calciumbisulfitlösung mit
zusätzlichem freien Schwefeldioxid. Heute wird flüssiges Schwefeldioxid verwendet. Der saure Sulfitprozess löst
den Verbund zwischen Lignin und Cellulose durch Sulfonierung und Etherspaltung des Lignins. Der niedrige
pH-Wertes schädigt die Struktur der Celluloseketten an den Acetalbrücken zwischen den Zuckermolekülen. Der
kristalline Bereich der Cellulose bleibt dabei stabil. [1] Die Faserfestigkeit des Sulfitzellstoffes ist schlechter als bei
Sulfatzellstoff. Das hydrophile, sulfonierte Lignin ist gut wasserlöslich und kann zu Lignosulfonaten
weiterverarbeitet werden. Diese kommen z. B. bei Dispersionsfarbstoffen als Hilfsmittel zum Einsatz.
Zur Herstellung von Papier ist fast immer eine Zellstoffbleiche erforderlich, die Ligninreste durch Oxidation löst.
Beim Sulfitprozess werden durch die alkalische Bleiche zusätzlich Hemicellulosen gelöst.
Die Ausbeuten pro Trockenmasse Holz betragen beim Sulfatverfahren 40 % bis 45 % und beim Sulfitverfahren 45 %
bis 50 %. Die Abwasserbelastung korreliert direkt mit der Menge an gelöster Substanz.
Chemikalienrückgewinnung
Beim klassischen Mitscherlich-Verfahren wurde die Ablauge des Calciumsulfit-Aufschlusses über den Vorfluter
entsorgt. Somit belastete die Hälfte der eingesetzten Holzmasse das Abwasser und die Gewässer. Moderne
Zellstoffanlagen gewinnen die Aufschlusschemikalien zurück. Wegen der Bildung von Calciumsulfat-Ablagerungen
(Gips) wird in Mitteleuropa - mit wenigen Ausnahmen - nur noch das saure Magnesiumsulfit-Verfahren
durchgeführt. Nach der „Kochung“ wird der Zellstoff gewaschen und das Abwasser eingedampft. Man erhält die
saure „Schwarzlauge“. Bei deren „Verbrennung“ wird Magnesiumsulfit thermisch in Magnesiumoxid (MgO) und
Schwefeldioxid gespaltet. An elektrostatischen Filtern wird MgO abgeschieden und in Venturireaktoren mit dem im
Rauchgas enthaltenen SO 2 wieder zu Magnesiumbisulfit (Mg(HSO 3 ) 2 ) umgesetzt.
Bei der Verbrennung der „Schwarzlauge“ (schwarz bezieht sich nicht auf die Farbe, sondern die geringe Reinheit)
unter vermindertem Luftzutritt entsteht eine Schmelze aus Natriumcarbonat (Na 2 CO 3 ) und Natriumsulfid (Na 2 SO 3 ).
Durch Auflösen in Wasser erhält man „Grünlauge“. Das Natriumcarbonat wird mit Calciumhydroxid (gelöschter